專利名稱：風光互補曝氣污水處理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
:本實用新型涉及生活污水處理生態(tài)工程技術，屬于環(huán)保技術領域，具體涉及風光互補曝氣技術和人工浮島污水處理技術的一種新型污水處理系統(tǒng)。
背景技術：
:人工浮島技術屬于生態(tài)修復技術，是以能漂浮于水面且不易分散的材質(zhì)作為載體，于其表面上認為栽種各種植物適合水域生長的水生植物或陸生植物的水質(zhì)凈化系統(tǒng)。浮島中植物利用自身的根系吸收N、P營養(yǎng)物，然后轉(zhuǎn)化或存儲到植物莖葉，通過多次的植物與微生物包括嗜磷、不同氮細菌的協(xié)同降解轉(zhuǎn)化水體中的N、P物質(zhì)，而且浮島植物可以將空氣中的氧通過莖和根向根區(qū)輸送，使根區(qū)附近形成好氧、缺氧和厭氧不同環(huán)境，促進硝化、反硝化反應進行，利于營養(yǎng)物質(zhì)的去除。傳統(tǒng)的人工浮島不能有效的實現(xiàn)同步脫氮除磷，且水生植物在夜間的呼吸作用將減少水中的溶解氧，影響營養(yǎng)物的去除效果。近年來，人們在復氧植物污水處理系統(tǒng)的基礎上增加了曝氣復氧系統(tǒng)，形成人工強化復氧植物污水處理系統(tǒng)。曝氣復氧技術是根據(jù)河流受到污染后缺氧的特點，人工向水體中充入空氣(或氧氣)，加速水體復氧過程，以提高水體中溶解氧水平，恢復和增強水體中好氧微生物的活性，使水體中的污染物質(zhì)得到凈化，進而恢復水體生態(tài)系統(tǒng)。通常待修復的水量都非常龐大，采用傳統(tǒng)工藝進行曝氣造流常常需要很大的電耗。目前我國常用的曝氣充氧設備，均是以市政電網(wǎng)的能耗為主要驅(qū)動能源，而市政電網(wǎng)多是采用火力發(fā)電，每發(fā)一度電將產(chǎn)生1.008kg二氧化碳，5.42 5 g 二氧化硫。對于一個10 0 kw的系統(tǒng)，每天工作4小時，其每年將產(chǎn)生147.168T 二氧化碳，產(chǎn)生0.792T 二氧化硫。另外，由于多數(shù)水資源保護地均是遠離城市的，將大功率的電纜從城市拉向水資源保護地費用相當高。因此普通曝氣泵會消耗大量能源，能源的大量消耗和進口不僅對于國家能源安全有巨大威脅，而且?guī)砹艘幌盗协h(huán)境問題，如空氣污染、土壤污染、酸雨等。為了解決傳統(tǒng)曝氣復氧能耗大、對環(huán)境污染嚴重等問題，人們采用風光互補發(fā)電技術，增大水中溶氧量。風光互補發(fā)電技術是利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，同時利用風力發(fā)電機將風能轉(zhuǎn)換成電能，采用將風能和太陽能結(jié)合起來同時發(fā)電，組成供電系統(tǒng)的一種節(jié)能環(huán)保的新興技術。

實用新型內(nèi)容為了解決上述問題，本實用新型采用風光互補曝氣技術，合理采用風能、太陽能和生物能等可再生能源，構成多種能源互補的供能系統(tǒng)。充分利用資源，提高能源利用率，又可以減少單一能源供電的劣勢，達到零排放、零污染的生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟鏈。進水系統(tǒng)、人工浮島污水處理系統(tǒng)、排水系統(tǒng)；其特征在于:所述人工浮島污水處理系統(tǒng)包括一上端開口的容器，左上部設有進水系統(tǒng)，進水系統(tǒng)包括T型布水管；容器的右端設有排水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)包括三個排水口，每兩個排水口間距10cm，每一個排水口上均安裝有排水管；人工浮島污水處理系統(tǒng)是處理污水的核心部分，包括遠離進水系統(tǒng)一側(cè)的風光互補曝氣區(qū)和復氧植物污水處理區(qū)；于風光互補曝氣區(qū)上部設有浮動碼頭，浮動碼頭上設置有風光互補曝氣裝置；于復氧植物污水處理區(qū)上部設有泡沫板，泡沫板中扦插有復氧植物，復氧植物為水生植物；于污水處理系統(tǒng)的底部污水區(qū)設有纖維狀填料。所述風光互補曝氣裝置包括風力發(fā)電機、太陽能電池板組、曝氣泵，風力發(fā)電機和太陽能電池板組分別與能量轉(zhuǎn)換器導線連接，能量轉(zhuǎn)換器與蓄電池的輸入端導線連接，曝氣泵與蓄電池的輸出端導線連接，整個裝置置于浮動碼頭上，所述能量轉(zhuǎn)換器為將風能和太陽能轉(zhuǎn)換為電能的裝置；曝氣泵的氣體出口通過導氣管路與設置于靠近排水口處的曝氣管相連。所述容器的底部設有排泥管，排泥管一端伸出容器的外部作為排泥口，排泥管上設有小孔。所述水生植物包括:蘆葦、香蒲、荷花、千屈菜、茭白、澤瀉、水生美人蕉、旱傘草、鳶尾、蘆華、水蔥、菖蒲、黃菖蒲、再力花、梭魚草、花葉蘆竹之一種或幾種組合；所述纖維球填料為纖維絲扎結(jié)而成，直徑為30——50mm,呈白色球狀或橢球狀；填料上附著有細菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物以及肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲。所述泡沫板上有直徑6cm，高度為7cm的白色環(huán)狀花托，水生植物置于白色環(huán)狀花托內(nèi)，泡沫板為聚二乙烯材質(zhì)。所述容器為長方形，裝置寬度與T型布水管長度相等，T型布水管采用pVC、upVC、PE或PPR材質(zhì)。所述T型布水管布水采用穿孔管布水，孔直徑2cm。排水口和排水管內(nèi)徑為3cm，排水管設置成3個高度，一個高度為中上部、一個高度為中下部、一個高度為底部，排水管采用PVC、upvc、PE或PPR材。本實用新型的目的就是針對已有技術的缺點，設計一種工藝運行靈活、能耗低、能源利用率高、有效防止堵塞、生態(tài)協(xié)調(diào)性好的新型風光互補曝氣生態(tài)污水處理系統(tǒng)。本實用新型可以將自然界中的風能和太陽能有效的轉(zhuǎn)化為電能進而帶動曝氣泵向水中供氧，保障了水中充足的氧環(huán)境，使復氧植物能更充分發(fā)揮去除COD和總氮的作用。同時本裝置無需停車檢修，維護方便，造價低，且浮島上不同類型植物的生長能形成美麗的景觀，營造良好的視覺效果。除此之外，本實用新型進水方式和單元組合靈活，對水量、水質(zhì)適應能力強，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠。本工程投資和運行成本低，運行維護和管理簡單，工程和景觀示范作用明顯。依據(jù)不同水生植物脫氮除磷的效果和釋氧能力，結(jié)合風光互補曝氣技術的特點，更好的發(fā)揮水生植物的營養(yǎng)吸收作用，并且節(jié)省了水體曝氣復氧的能耗。

圖1是風光互補曝氣污水處理系統(tǒng)的結(jié)構示意圖；其中包括T型布水管1、風光互補曝氣裝置2、復氧植物3、曝氣管4、排泥管5、排水管6、污水區(qū)7、泡沫板8、花托9、太陽能電池板10、風力發(fā)電機11、曝氣頭12、能量轉(zhuǎn)換器13、曝氣泵14、浮動碼頭15、填料16。
具體實施方式
本實用新型已經(jīng)在遼寧省環(huán)境科學研究院實驗室得到應用，具體尺寸:人工浮島污水處理區(qū)2mX0.6mX 1.7m ;曝氣區(qū)長1.5m ;風光互補發(fā)電裝置長0.8m,高Im ;人工浮島載體長Im,寬50cm ；浮島載體由5cm厚的聚二乙烯泡沫板、直徑為6cm的花托和紅色水生美人蕉組成，泡沫板長度為lm，花托和美人蕉均為16個，每兩棵植株間距為25cm;污水區(qū)7充有生物膜填料；該風光互補曝氣污水處理裝置采用購于金德集團公司T型PE管，進水PE管D0100,布水孔孔徑2cm。風光互補發(fā)電裝置長80cm，高lm，后接有功率為135w的曝氣泵，通過穿孔曝氣管持續(xù)向水中供氧。于風光互補曝氣區(qū)上部設有浮動碼頭15，浮動碼頭15上設置有風光互補曝氣裝置2 ;于復氧植物污水處理區(qū)上部設有泡沫板8，泡沫板8中扦插有復氧植物3，復氧植物3為水生植物；于污水處理系統(tǒng)的底部污水區(qū)7有纖維狀填料。參考圖1，本實用新型人工浮島污水處理系統(tǒng)應用包括以下步驟:I)污水由進水系統(tǒng)的T型布水管I進入污水區(qū)7中，其中污水中的N、P營養(yǎng)物質(zhì)一部分被水生植物水生美人蕉的根系吸收，另一部分在通過填料16區(qū)時，被填料16區(qū)的細菌以及肉眼可見的蠕蟲的生物膜吸附、吸收；2)其中，風光互補曝氣裝置2充分利用自然界的風能和太陽能，通過能量轉(zhuǎn)換器13 (能量轉(zhuǎn)換器的型號為B0.30-S ;購于北京卓川科技有限公司)將其轉(zhuǎn)換為電能，帶動曝氣泵14運轉(zhuǎn)，向污水中供氧，提供了一個有氧環(huán)境，更有利于微生物及復氧植物3對N、P的去除，出水由排水管6排出；剩余污泥由排泥管5排出；曝氣泵14的氣體出口通過導氣管路與設置于靠近排水口處的曝氣管4相連；3)人工浮島污水處理系統(tǒng)內(nèi)的污水中氧氣一部分來自于風光互補曝氣裝置，另一部分來自于復氧植物3光合作用。人工浮島載體長lm，寬50cm，目前整個生活污水處理系統(tǒng)運行正常，出水指標滿足GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中的一級A標準。
權利要求1.風光互補曝氣污水處理系統(tǒng)，包括:進水系統(tǒng)、人工浮島污水處理系統(tǒng)、排水系統(tǒng)；其特征在于: 所述人工浮島污水處理系統(tǒng)包括一上端開口的容器，左上部設有進水系統(tǒng)，進水系統(tǒng)包括T型布水管(I);容器的右端設有排水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)包括三個排水口，每兩個排水口間距10cm，每一個排水口上均安裝有排水管； 人工浮島污水處理系統(tǒng)是處理污水的核心部分，包括遠離進水系統(tǒng)一側(cè)的風光互補曝氣區(qū)和復氧植物污水處理區(qū)；于風光互補曝氣區(qū)上部設有浮動碼頭(15)，浮動碼頭(15)上設置有風光互補曝氣裝置(2);于復氧植物污水處理區(qū)上部設有泡沫板(8)，泡沫板(8)中扦插有復氧植物(3)，復氧植物(3)為水生植物；于污水處理系統(tǒng)的底部污水區(qū)(7)設有纖維狀填料。
2.根據(jù)權利要求1所述風光互補曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述風光互補曝氣裝置包括風力發(fā)電機(11)、太陽能電池板組(10)、曝氣泵(14)，風力發(fā)電機(11)和太陽能電池板組(10)分別與能量轉(zhuǎn)換器(13)導線連接，能量轉(zhuǎn)換器(13)與蓄電池的輸入端導線連接，曝氣泵(14)與蓄電池的輸出端導線連接，整個裝置置于浮動碼頭(15)上，所述能量轉(zhuǎn)換器為將風能和太陽能轉(zhuǎn)換為電能的裝置；曝氣泵(14)的氣體出口通過導氣管路與設置于靠近排水口處的曝氣管(4)相連。
3.根據(jù)權利要求1所述風光互補曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述容器的底部設有排泥管(5)，排泥管(5) —端伸出容器的外部作為排泥口，排泥管上設有小孔。
4.根據(jù)權利要求1所述風光互補曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述水生植物包括:蘆葦、香蒲、荷花、千屈菜、茭白、澤瀉、水生美人蕉、旱傘草、鳶尾、蘆葦、水蔥、菖蒲、黃菖蒲、再力花、梭魚草、花葉蘆竹之一種或幾種組合。
5.根據(jù)權利要求1所述風光互補曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述纖維球填料(16)為纖維絲扎結(jié)而成，直徑為30——50mm,呈白色球狀或橢球狀；填料上附著有細菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物以及肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲。
6.根據(jù)權利要求1所述風光互補曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述泡沫板(8)上有直徑6cm，高度為7cm的白色環(huán)狀花托(9 )，水生植物置于白色環(huán)狀花托(9 )內(nèi)，泡沫板(8 )為聚二乙烯材質(zhì)。
7.根據(jù)權利要求1所述風光互補曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述容器為長方形，裝置寬度與T型布水管(I)長度相等，T型布水管(I)采用pvc、upvc、PE或PPR材質(zhì)。
8.根據(jù)權利要求1所述風光互補曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述T型布水管(I)布水采用穿孔管布水，孔直徑2cm。
9.根據(jù)權利要求1所述風光互補曝氣污水處理系統(tǒng)，其特征在于:排水口和排水管(6)內(nèi)徑為3cm，排水管設置成3個高度，一個高度為中上部、一個高度為中下部、一個高度為底部，排水管采用pvc、upvc、PE或PPR材。
專利摘要本實用新型涉及一種風光互補曝氣污水處理系統(tǒng)。風光互補曝氣污水處理裝置由進水系統(tǒng)、風光互補發(fā)電曝氣系統(tǒng)、人工浮島污水處理系統(tǒng)、排水系統(tǒng)組成。其中風光互補曝氣污水處理裝置設有風光互補發(fā)電裝置，風光互補發(fā)電曝氣區(qū)底部設有與曝氣泵相連的曝氣管，人工浮島污水處理區(qū)設有5cm厚的泡沫板。本實用新型設計的污水處理裝置，采用風光互補曝氣技術，利用取之不盡的太陽能和風能作為曝氣泵的電能來源，使太陽和風能為普通供氧曝氣泵提供清潔、免費的電能，同時太陽能和風能可以互補，具有極強的實用性和推廣價值。
文檔編號C02F3/34GK202945099SQ201220555750
公開日2013年5月22日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權日2012年10月26日
發(fā)明者趙軍, 晁雷, 趙藝, 李曉東, 張巍, 劉冉 申請人:遼寧省環(huán)境科學研究院